Appunti di geotecnica

Nicola Genuin, mat. N° 186691

quest’ultimo, si livella il terreno in sommità e si pesa il tutto determinando il contenuto d’acqua prelevando

una porzione dal cilindro.

Descrizione e classificazione dei terreni

La genesi dei terreni è il processo che porta dalla roccia madre alla formazione di terreni e altre rocce

trasformate. Partendo dalle rocce madre, si ha una prima fase di alterazione, a causa di processi fisici o

chimici, che porta alla formazione di un mantello di alterazione e alla generazione di depositi residuali; segue

una fase di trasporto, ad opera di agenti naturali come fiumi, ghiacciai e vento che trasportano i frammenti

distaccatisi dalla roccia madre, e che vengono successivamente depositati in ambienta marino, continentale

o misto; qui avviene la diagenesi, ovvero i processi di costipamento e cementazione che conducono alla

formazione delle rocce sedimentarie, che compongono ben il 75% della copertura superficiale della Terra.

Si possono distinguere le seguenti definizioni:

Roccia sciolta Dopo ripetuti trattamenti di immersione in acqua e successivo essiccamento in stufa

si disaggrega in grani e granelli, comportamento tipico di sabbia e argilla. Nella pratica vengono

indicate come terreni o terre. In altre parole, è un aggregato di particelle debolmente cementate tra

loro, separabili con semplice azione meccanica quale l’agitazione in acqua, e formano l’oggetto

esclusivo del corso.

Roccia lapidea Dopo ripetuti trattamenti di immersione in acqua e successivo essiccamento in stufa

resta inalterata, comportamento tipico di calcare e granito. Nella pratica vengono indicate come

rocce. In altre parole, sono aggregati di minerali fortemente cementati tra loro (rocce ignee,

sedimentarie p metamorfiche)

Grani o granelli Singole parti solide costituenti le rocce sciolte separabili senza esercitare

frantumazione; talvolta sono più o meno fortemente bloccati da cementi di varia natura come la

calcarenite.

Terra Roccia intesa come materiale naturale cavato dalla sua sede ed impiegato per la costruzione di

un manufatto, come una diga di terra.

Terreno Roccia sciolta o lapidea in sito, ovvero nella sua sede naturale. Può essere costituita da

formazioni relativamente omogenee, ovvero strutturalmente complesse.

Le proprietà indici interessano l’ingegnere geotecnico in quanto consentono l’identificazione dei terreni ed

inoltre perché fra di esse e le più importanti proprietà meccaniche, che intervengono nei problemi di progetto

e di costruzione, esistono delle più o meno evidenti relazioni. Quelle che si studiano in sito possono essere

la morfologia della superficie topografica in un intorno sufficientemente esteso del manufatto in progetto, la

presenza e le caratteristiche di altri manufatti che possano interferire con il manufatto in progetto, l’origine,

la natura e la successione dei materiali costituenti il terreno, le acque superficiali e i loro caratteri idraulici in

relazione al grado di erodibilità dei terreni in cui hanno sede, le acque profonde (falde) e il carattere degli

eventuali moti di filtrazione nel sottosuolo, il tipo e le caratteristiche delle eventuali discontinuità presenti

nel sottosuolo, identificabili come dislocazioni, fratture, cavità naturali o artificiali. In laboratorio invece si

possono studiare il peso specifico, la composizione mineralogica, il contenuto di sostanza organica, le

dimensioni, la forma e il grado di arrotondamento del singolo grano, la composizione granulometrica, la

porosità e il peso dell’unità di volume di un insieme di grani, e infine il contenuto d’acqua, il peso dell’unità

di volume, il grado di saturazione, la natura degli ioni nel complesso di assorbimento, la plasticità e l’attività

di un insieme di grani con acqua, avendo indicato in corsivo le proprietà che interessano di regola solo le

rocce sciolte e in grassetto le proprietà indice che interessano la classificazione dei terreni (secondo USCS).

Per quanto riguarda la natura della fase solida, si possono distinguere:

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1. Materia organica, ovvero particelle costituite da frammenti di origine vegetale o animale, rilevabile

attaccando il campione con una soluzione di acqua ossigenata. Conferisce al terreno elevata

compressibilità, bassa permeabilità e bassa resistenza al taglio (torbe).

2. Materia inorganica, ovvero particelle costituite da minerali argillosi o non. La composizione

mineralogica viene determinata mediante diffrazione ai raggi X.

Si usa inoltre suddividere i granuli costituenti una terra in grossolani “inerti”, che compongono i terreni a

grana grossa come ghiaie e sabbie, e fini “attivi” che compongono i terreni a grana fine come limi e argille.

Spesso i terreni sono composti da una frazione grossolana e una fine, e i comportamenti meccanici variano

in relazione alle percentuali tre le due tipologie di terreno. Con argilla inferiore al 5-7% generalmente

l’influenza della parte dine risulta trascurabile.

Nei confronti della composizione mineralogica, i minerali non argillosi si distinguono in silicati, carbonati,

solfati e ossidi di ferro e alluminio. Compongono particelle di dimensioni maggiori di alcuni mm (ghiaia, sabbia

e la maggior parte della frazione limosa), le particelle non argillose sono relativamente inerti nei riguardi

dell’acqua e la loro interazione è essenzialmente di natura fisica, tant’è che la mineralogia ha generalmente

modesta influenza sul comportamento meccanico dei terreni non argillosi. Il quarzo è il minerale più

abbondante nei terreni, e le sue particelle non si frantumano per bassi e medi livelli di tensione. I terreni

carbonatici al contrario sono costituiti da particelle frantumabili a bassi e medi livelli di tensione, il che

conferisce particolari comportamenti meccanici al terreno. Dall’altra parte, i minerali argillosi si distinguono

in caolinite, illite e smectite, tutti silicati a struttura lamellare che si formano dalla degradazione chimica delle

rocce. Compongono particelle di dimensioni di alcuni mm (argilla e una piccola parte della frazione limosa).

Le particelle argillose interagiscono con l’acqua e la loro interazione è essenzialmente di natura chimica,

cosicché la composizione mineralogica ha generalmente notevole influenza sul comportamento meccanico

di questi terreni. Riepilogando, i granuli che costituiscono la fase solida di un terreno interagiscono tra di loro

mediante azioni di tipo meccanico, qualora derivate da forze di massa e dalla presenza del fluido interstiziale,

dipendenti essenzialmente dal volume del granulo, e mediante azioni di tipo elettro-chimico, dovuta

all’attività superficiale delle particelle, dipendenti essenzialmente dalla composizione mineralogica e

dall’estensione della superficie del granulo. In altri termini, i terreni a grana grossa come limi, sabbie e ghiaie

sono governati principalmente da forze di tipo meccanico derivanti dal peso proprio e si avvicinano al

comportamento di un fluido (si pensi ad una clessidra), mentre il comportamento di terreni argillosi o a grana

fine è dettato dalla superiorità delle forze di superficiali, che per quanto modeste possono dare origine ad

una piccola coesione (si pensi ad un pugno di farina compresso nella mano). A tal riguardo, risulta a questo

punto utile definire una grandezza che metta in rapporto la superficie dei granuli con la loro massa, detta